FAQ - Häufige Fragen zu Pulsgeneratoren

Häufige Fragen und Antworten zur Hochspannungspulstechnik und Hochstrompulstechnik

In dieser FAQ beantworten wir häufige Fragen rund um Hochspannungspulstechnik, Pulsgeneratoren, RUP-Universalgeräte, Minipuls-Baugruppen, OEM-Lösungen sowie Sicherheit, Normen und Service. Die Antworten richten sich an Entwicklungsabteilungen, Anlagenbauer, Forschungsinstitute und Betreiber komplexer HV-Systeme. (High-Voltage-Puls-Generator und High-Current-Puls-Generator)
 

I. Technische Grundlagen

Was versteht man unter Hochspannungspulstechnik?

Hochspannungspulstechnik umfasst die Erzeugung und präzise Formung kurzer Hochspannungspulse. Neben Spannung und Stromstärke spielen zusätzliche Parameter wie Pulsbreite, Wiederholfrequenz, Anstiegs- und Abfallzeiten sowie Spitzenstrom eine entscheidende Rolle. Da Anwendungen sehr unterschiedlich sind, werden einstellbare Universalpulsgeneratoren oder Pulsgeneratoren als kundenspezifische Lösungen angeboten.

Welche typischen Parameter bestimmen einen Hochspannungspuls?

Zu den wichtigsten Parametern zählen Pulsamplitude, Pulsbreite, Wiederholfrequenz, Anstiegs- und Abfallzeit sowie der maximale Spitzenstrom. Je nach Anwendung werden diese Werte individuell definiert, um einen optimalen Energieübertrag zu erreichen.

Welche Spannungs- und Strombereiche sind möglich?

Typische Systeme arbeiten im Bereich von 1 bis 30 kV. In speziellen Ausführungen haben wir Pulsspannungen bis etwa 170 kV realisiert. Im Strombereich bauen wir Sonderausführungen die Spitzenströme von mehreren Kiloampere erreichen.

Was ist der Unterschied zwischen Spannungspulsgeneratoren und Strompulsgeneratoren?

Spannungspulsgeneratoren besitzen meist einen erdbezogenen Ausgang. Sie arbeiten bevorzugt mit hochohmigen Lasten; ein Kurzschluss entspricht üblicherweise einem Fehlzustand. Strompulsgeneratoren haben dagegen einen potentialfreien Ausgang, geringe Impedanz und verfügen über Freilaufpfade, die Energie zurückführen. Sie sind unempfindlich gegenüber Kurzschluss, jedoch nicht gegenüber offenem Ausgang. Mischformen zwischen Spannungspulsgeneratoren und Strompulsgeneratoren sind möglich.

Was ist die RUP-Reihe (Rossendorfer Universal Pulsgenerator)?

Die RUP-Baureihen sind historisch gewachsene Universal-Pulsgeneratoren, deren wesentliche Parameter meist in weiten Bereichen variierbar sind. Eine Baureihe (z. B. RUP6) steht jeweils für ein bestimmtes Schaltungskonzept, das in unterschiedlichen Leistungs- und Spannungsvarianten realisiert wird.

Was versteht man unter speziellen Pulsgeneratoren?

Alle Hochspannungspulsgeräte, die nicht in die RUP-Struktur passen, gelten als Spezialgeräte. Sie sind meist auf konkrete technische Anforderungen ausgelegt und werden für bestimmte Anwendungen entwickelt.

Wie unterscheiden sich OEM-Pulsgeneratoren von Komplettgeräten?

OEM-Pulsgeneratoren bestehen häufig aus einer einzigen Leiterplatte, arbeiten mit Kleinspannung im Primärbereich und sind für den Einbau in Anlagen bestimmt. Aufgrund offen liegender Hochspannung ist ein CE-Kennzeichen nicht möglich. Der Betreiber ist für die Einhaltung aller Sicherheitsanforderungen verantwortlich.

Welche Schutzmechanismen sind in den Geräten integriert?

Die Maßnahmen variieren je nach Gerät, umfassen jedoch typischerweise Strombegrenzungen, Kurzschlussfestigkeit, Temperaturüberwachung, sichere Abschaltmechanismen sowie normgerechte Schutzstrukturen gemäß EN61010. OEM-Geräte besitzen keinen integrierten Berührungsschutz und sind mit geeigneten Schutzmaßnahmen vor der Inbetriebnahme zu kombinieren; hier liegt die Verantwortung beim Anwender.

Können Parameter wie Spannung, Strom oder Pulsform kundenspezifisch angepasst werden?

Ja. Anpassungen umfassen unter anderem Spitzenstrom, Spitzenspannung, Pulsbreite, Frequenz, zusätzliche Sicherheitsfunktionen, Fernsteuerungsschnittstellen, spezielle Gehäuselösungen oder OEM-Varianten. Ob Änderungen der Leistungsparameter möglich sind, hängt vom jeweiligen Gerätetyp ab. Gerne können Sie uns bezüglich Ihrer Anwendung und technischen Anforderungen kontaktieren!

Wie lange dauert die Entwicklung eines maßgeschneiderten Pulsgenerators?

Die Entwicklungsdauer hängt vom Grad der Abweichung zu bestehenden Konzepten und der Verfügbarkeit spezieller Komponenten ab. In vielen Fällen ähnelt sie der Herstellung eines normalen Einzelstücks wobei von neu zu beschaffenden Komponenten und Leiterplatten sowie einer Bemusterung ausgegangen werden muss.

II. Anwendungen und Einsatzgebiete

In welchen Bereichen werden Hochspannungspulsgeneratoren eingesetzt?

Pulsgeneratoren werden überall dort verwendet, wo kurze, energiereiche Pulse physikalische Prozesse auslösen. Typische Bereiche sind Materialbearbeitung, Oberflächenmodifikation, Plasmaerzeugung, Halbleiterfertigung, Automobilindustrie, Umwelt- und Energietechnik, Prüf- und Messtechnik sowie wissenschaftliche Forschung.

Welche industriellen Anwendungen profitieren besonders?

Dazu zählen Pulslaseransteuerung, elektrische Durchschlagsprüfung, Entladungstechnik, Plasma-Aktivierung, Ionenerzeugung, Anregung chemischer Reaktionen und Anlagen zum Entladen kapazitiver Energiespeicher.

Gibt es sicherheitsrelevante oder exportkontrollierte Anwendungen?

Ja. Einige Anwendungen liegen im sicherheitsrelevanten Bereich und können der Dual-Use-Verordnung unterliegen. Wir beraten ausschließlich im Rahmen der geltenden gesetzlichen Regelungen.

Können Pulsgeneratoren in bestehende Anlagen integriert werden?

Ja. Komplettgeräte können in industrielle Anlagen eingebunden werden. OEM-Baugruppen müssen sogar fest in ein geeignetes Umfeld integriert werden, da ein eigenständiger Betrieb ohne Schutzeinrichtungen nicht zulässig ist.

Sind die Geräte für Dauerbetrieb geeignet?

Grundsätzlich ja. Bei Grenzparametern kann gelegentlich die Temperaturüberwachung auslösen. Dieser Zustand zeigt sich typischerweise in den ersten Betriebsminuten, danach stellt sich ein stabiler Zustand ein.

III. Produktspezifische Fragen (RUP-Serie, Minipuls, OEM)

Was passiert bei einem Kurzschluss oder Überschlag in der Last (RUP6)?

Je nach Einstellung wird der Strom begrenzt und der Puls innerhalb von etwa 0,3 Mikrosekunden abgeschaltet. Der Generator schaltet sich entweder komplett ab oder setzt nach einer Zwangspause von etwa 10 Millisekunden fort. Bei Prüfaufgaben wird meist abgeschaltet, bei Plasmaanwendungen ist die kurze Pause zweckmäßiger.

Kann eine digitale Fernsteuerschnittstelle nachgerüstet werden?

Grundsätzlich ja. Aufgrund der geringen Stückzahlen ist eine digitale Schnittstelle jedoch unverhältnismäßig aufwendig. Für die Integration empfiehlt sich die Nutzung externer Automatisierungssysteme wie SPS, die analoge Steuergrößen verarbeiten.

Können Minipuls-Geräte als Komplettversion mit Gehäuse und CE geliefert werden?

Nur die Ansteuerschaltung kann als CE-fähige Einheit geliefert werden. Die eigentliche Hochspannungs-Trafokaskade muss nahe an der Last montiert werden, da geschirmte Hochspannungskabel eine hohe Kapazität besitzen und den Energieübertrag durch ihre Streukapazität stark beeinträchtigen würden.

Liefert der Minipuls die volle Spannung über den gesamten Frequenzbereich?

Nein. Obwohl die Brückenschaltung einen weiten Frequenzbereich ermöglicht, wird der Betrieb knapp oberhalb der lastabhängigen Resonanzfrequenz gewählt, wo der Energieübertrag optimal ist.

Kann der Minipuls als breitbandiger Sinusgenerator genutzt werden?

Nein. Selbst bei alternativen Ansteuerkonzepten wie Klasse-D-Endstufen bleiben die systembedingten Beschränkungen bestehen.

Kann der Minipuls sofort betrieben werden?

Nein. Zusätzlich erforderlich sind ein geeignetes Primärnetzteil, ein Oszilloskop und gegebenenfalls ein Signalgenerator.

Welche Lasten können RUP-Geräte antreiben?

Dies hängt stark vom jeweiligen Modell ab. Möglich sind kapazitive, ohmsche und induktive Lasten; die Grenzen sind jeweils im technischen Datenblatt definiert.

Wie verhalten sich Pulsgeneratoren bei hohen Streukapazitäten?

Hohe Streukapazitäten reduzieren die effektive Pulsenergie. Insbesondere bei langen oder geschirmten Leitungen können Verluste auftreten, die das erreichbare Spannungsniveau deutlich reduzieren.

Welche Anpassungsmöglichkeiten gibt es bei OEM-Geräten?

Zu den häufigsten Anpassungen gehören Formfaktor, Leistungsparameter, Steuerungsschnittstellen, zusätzliche Überwachungen und mechanische Integration in vorhandene Systeme.

IV. Sicherheit und Normen

Wie gefährlich sind Hochspannungspulsgeneratoren?

Hochspannung stellt grundsätzlich eine potenzielle Gefährdung dar. Die Geräte sind so ausgelegt, dass bei korrekter Installation ein sicherer Betrieb möglich ist. Risiken entstehen insbesondere durch Überschläge, Berührung gefährlicher Spannungen, falsche Erdung oder nicht geeignete Lasten.

Welche Sicherheitsvorkehrungen sind zu treffen?

Wesentlich sind fachgerechte Erdung, geeignete Schutzeinrichtungen, korrekte Leitungsführung, sichere Lastanschlüsse, Einhaltung der Betriebsanleitung sowie regelmäßige Sichtkontrollen. Bei OEM-Baugruppen muss der Betreiber selbst für den notwendigen Berührungsschutz sorgen.

Welche Normen erfüllen die Geräte?

In der Regel orientieren sich die Geräte an EN61010. Für Medizin- und Sonderanwendungen gelten strengere Normen; in diesem Fall muss der Anwender die Anforderungen eindeutig spezifizieren.

Benötigt der Betrieb von Pulsgeneratoren Genehmigungen?

In der Regel nicht. Eine Ausnahme besteht, wenn Spannungen über etwa 5 kV an Vakuumanlagen betrieben werden. Es können Elektronen beschleunigt werden, wodurch Röntgenstrahlung entsteht. In diesem Fall ist der Aufbau als potenziell genehmigungspflichtiger Störstrahler zu betrachten, und Strahlenschutzvorschriften müssen eingehalten werden.

Welche Prüf- und Wartungsintervalle sind zu beachten?

Die Geräte sind weitgehend wartungsfrei. Darüber hinaus gelten die allgemeinen Vorgaben gemäß DGUV Vorschrift 3. Offensichtliche Schäden oder Funktionsstörungen müssen untersucht und behoben werden.

V. Lieferung, Service und Support

Wie lang sind die Lieferzeiten?

Lagergeräte sind in der Regel innerhalb von ein bis zwei Wochen lieferbar. Standardgeräte ohne Anpassung benötigen etwa zwei Monate. Kundenspezifische Lösungen je nach Aufwand ab etwa vier Monaten.

Was kostet ein Hochspannungspulsgenerator?

Preise hängen stark von Modell, Leistungsparametern und möglichen Anpassungen ab. Eine individuelle Anfrage ist erforderlich.

Unterstützen Sie Fehlersuche bei Kundenaufbauten?

Ja. Häufig lässt sich ein Problem anhand einer schriftlichen Beschreibung und aussagekräftiger Fotos zügig eingrenzen. Hilfreich sind zudem Oszilloskop-Screenshots in unterschiedlichen Zeitbasen.

Bieten Sie Vor-Ort-Service oder Inbetriebnahme an?

Ja. Vor-Ort-Service und Inbetriebnahme sind gegen Aufpreis möglich.

Gibt es Gewährleistungsfristen?

Ja. Die gesetzlichen Gewährleistungsfristen gelten. Reparaturen sind auch nach Ablauf der Fristen möglich.

Welche Formen von technischem Support bieten Sie an?

Wir stellen Bedienungsanleitungen bereit, unterstützen bei Fragen zur Anwendung, helfen bei der Fehlersuche und führen Reparaturen durch. Selbst ältere Geräte können in vielen Fällen instandgesetzt werden.

Können Ersatzgeräte oder Reservegeräte bereitgestellt werden?

Für anspruchsvolle Daueranwendungen empfiehlt es sich, ein Reservegerät einzuplanen. Aufgrund der geringen Stückzahlen einzelner Sondergeräte können Ausfallzeiten sonst nicht sicher kalkuliert werden.

In welchen Fällen ist ein Gerät zur Reparatur einzusenden?

Wenn sich ein Fehler nicht per Ferndiagnose klären lässt oder sicherheitsrelevante Schäden vorliegen, sollte das Gerät zur Prüfung eingeschickt werden.

VI. Sonstiges

Welche Dokumentationen sind erhältlich?

Alle gebauten Geräte besitzen eine vollständige Dokumentation. Diese kann bei Bedarf erneut bereitgestellt werden.

Unterstützen Sie Anpassungen für wissenschaftliche Experimente?

Ja. Für Forschungsinstitute entwickeln wir regelmäßig Sonderlösungen mit speziellen Pulsformen, Schnittstellen oder Sicherheitsfunktionen, sofern alle rechtlichen und technischen Rahmenbedingungen erfüllt sind.

Können historische oder eingestellte Geräte weiterhin betreut werden?

In der Regel ja. Auch wenn einzelne Bauteile nicht mehr verfügbar sind, kann oft ein geeigneter Ersatz gefunden werden.

Referenzen der GBS Elektronik GmbH

Forschungszentrum Dresden-Rossendorf | TU Berlin | Universität Frankfurt | Gesellschaft für Schwerionenforschung, Darmstadt | Universität Augsburg | Institut für Oberflächenmodifizierung, Leipzig | Forschungszentrum Jülich | Europäische Kommission, Luxemburg | Institute for Reference Materials and Measurements, Geel, Belgien | Joint Research Centre Ispra, Italien | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, Brasilien | CNEA, Argentinien | National Accelerator Center, Kapstadt, Südafrika | Samsung, Süd Korea | University Sydney, Australien